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| UT檢測(cè)縱波實(shí)用AVG曲線的計(jì)算、制作和使用 |
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| 更新時(shí)間：2016-7-8 16:33:26 |
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| 應(yīng)用脈沖反射法進(jìn)行超聲波探傷時(shí)，使用當(dāng)量試塊或通用AVG曲線對(duì)缺陷定性、定量分析均存在一定困難。為提高探傷效率，針對(duì)一定的使用條件，通過(guò)理論計(jì)算繪制出實(shí)用AVG曲線。使用該曲線能直觀方便地得出缺陷當(dāng)量，可方便地調(diào)節(jié)探傷靈敏度并可對(duì)缺陷進(jìn)行定性、定量評(píng)估。
在缺陷定量中，當(dāng)量試塊比較法需制作大量試塊，成本高，不易攜帶，操作復(fù)雜，目前很少采用；通用AVG法計(jì)算缺陷當(dāng)量，需在通用AVG曲線上反復(fù)查找，現(xiàn)場(chǎng)使用也不方便；而實(shí)用AVG曲線法操作簡(jiǎn)單，能直觀方便地得出缺陷當(dāng)量，應(yīng)用較廣。
2 實(shí)用AVG曲線
描述反射體至波源的距離、反射信號(hào)的波幅（習(xí)慣上用儀器的增益值表示）、反射面積當(dāng)量大小之間相互關(guān)系的曲線稱(chēng)為AVG曲線，又稱(chēng)為距離-波幅-當(dāng)量曲線。由設(shè)定的探頭及規(guī)則反射體，根據(jù)不同的探測(cè)距離（大于100mm）所得到的儀器分貝增益值與距離及當(dāng)量大小之間的關(guān)系曲線，稱(chēng)為實(shí)用AVG曲線。
2.1 靈敏度曲線計(jì)算
以平底孔為例：當(dāng)x不小于3N時(shí)，平底孔回波聲壓為：
PФ=P0FFФ/(λx)2e-2ax/8.68 （1）
不考慮介質(zhì)衰減時(shí)：
PФ=P0FFФ/(λx)2 （2）
式中 F——聲源面積；
FФ——平底孔缺陷面積；
Ф——平底孔直徑；
x——平底孔至波源的距離。
大平底與大實(shí)心圓柱體底面回波聲壓：
PB=P0F/2λx （3）
當(dāng)x不小于3N時(shí)，同距離大平底與平底孔回波聲壓分貝差為：
△B=[B]-[Ф]=20lg(HB-HФ)=20lg(PB/PФ) （4）
將公式（2）和（3）代入（4）式，可得同距離的大平底與直徑為Φ的平底孔之間的分貝差：
△B/Ф=20lg(2λx/πФ2) （5）
設(shè)實(shí)際探傷過(guò)程的條件如下：
（1）被探工件材質(zhì)：鋼；
（2）直探頭頻率f：2.5MHz；
（3）直探頭直徑D：20mm；
（4）Ф2：直徑2mm平底孔當(dāng)量靈敏度；
（5）超聲波在鋼中聲速c：5900m/s。
則波長(zhǎng)λ（c/f）為2.36mm，近場(chǎng)長(zhǎng)度N（D2/4λ）為42.4mm。
將以上參數(shù)代入公式（5），得同距離大平底與Φ2當(dāng)量平底孔分貝差為：
△B/Ф2=20lgx-8.5 （6）
因此，可根據(jù)公式（6）求得同距離的大平底或大實(shí)心圓柱體曲底面對(duì)Ф2當(dāng)量的靈敏度曲線。x不同，則△B/Ф2不同，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 不同深度Ф2當(dāng)量靈敏度增益分貝值 dB
x/mm 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 800 900 1000 1100 1200
△B/Ф2 31.5 35.0 37.5 39.5 41.0 42.4 43.5 44.6 45.5 46.3 47.1 47.8 48.4 49.6 50.6 51.5 52.3 53.1
注： △B/Ф2表示不同深度Ф2當(dāng)量靈敏度的增益分貝值。
2.2 缺陷當(dāng)量的定量計(jì)算
一次反射波在時(shí)基掃描線指示長(zhǎng)度刻度10的范圍內(nèi)，不同距離的平底孔缺陷Фx對(duì)Ф2當(dāng)量靈敏度的分貝值可按下式計(jì)算：
△Фx=[Фx]-[ Ф2]=20lg(PФx /PФ2) （7）
設(shè)時(shí)基掃描線一刻度所代表的長(zhǎng)度為c（常數(shù)），調(diào)整Ф2當(dāng)量靈敏度，則：
x2=10×c
Фx所對(duì)應(yīng)的距離：
x1=nc（n為1～10）
公式（7）可寫(xiě)為：
△Фx=40lg(Фx x2/Ф2x1)=40lg(10Фx/n Ф2) （8）
式中 n——缺陷Фx在超聲波探傷儀示波屏上的刻度值；
x1——缺陷Фx的聲程；
x2——最大聲程；
Фx——在超聲波探傷儀示波屏不同刻度上所顯示的缺陷；
△Фx——缺陷Фx與Ф2當(dāng)量靈敏度的分貝差。
由公式（8）可求出不同距離的Фx所對(duì)應(yīng)的△Фx的分貝值，由此可判定不同距離處的平底孔Фx的大小，計(jì)算結(jié)果列于表2。
表2 缺陷Фx在x1處時(shí)與最大聲程時(shí)Ф2的分貝差 dB
n 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5
△Ф2 40 33 28 24 21 18 16 14 12 10 9 8 6 5 4 3 2 1
△Ф3 47 40 35 31 28 25 23 21 19 17 16 15 13 12 11 10 9 8
△Ф4 52 45 40 36 33 30 28 26 24 22 21 20 18 17 16 15 14 13
△Ф6 52 47 43 40 37 35 33 31 29 28 27 25 24 23 22 21 20
△Ф8 52 48 45 42 40 38 36 34 33 32 30 29 28 27 26 25
2.3 實(shí)用AVG曲線的繪制
在選用2.5MHz的直探頭對(duì)鋼材進(jìn)行探傷時(shí)，根據(jù)表1、表2的計(jì)算結(jié)果，繪制實(shí)用AVG曲線如圖1所示。在圖1中，曲線部分表示探傷靈敏度曲線的選擇。圖中的縱坐標(biāo)表示不同的最大檢測(cè)深度其探傷靈敏度為Φ2當(dāng)量時(shí)的分貝增益值。圖1下部表示如何對(duì)發(fā)現(xiàn)的缺陷進(jìn)行定量。
圖1 實(shí)用AVG曲線及缺陷當(dāng)量定量表
3 AVG曲線圖表的使用
AVG曲線圖表可用來(lái)調(diào)節(jié)探傷靈敏度和對(duì)發(fā)現(xiàn)的小于聲束截面的缺陷進(jìn)行評(píng)定。
3.1 調(diào)節(jié)探傷靈敏度
�。�1）根據(jù)探件大小，確定好探測(cè)范圍；
（2）置探頭于工件探測(cè)面上，找到工件完好部位的大平底回波（底面與探測(cè)面須平行）或大實(shí)心圓柱體底波，將其調(diào)到一定高度；
�。�3）查曲線即得到所對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的分貝值，再增益其分貝值，即得所對(duì)應(yīng)的Ф2當(dāng)量靈敏度。另外可查表得到其他靈敏度。
3.2 確定缺陷當(dāng)量
�。�1）找出缺陷回波的最高峰，增加儀器分貝值使之處于所定的某一高度，則儀器分貝增加值已知；
（2）根據(jù)此缺陷波所處的位置及分貝增加值，查表可得缺陷的當(dāng)量大小。
3.3 實(shí)用AVG曲線與衰減系數(shù)
一般對(duì)碳素鋼類(lèi)鍛件等衰減系數(shù)很小的材料，使用時(shí)不必修正，可直接使用此曲線。但對(duì)衰減系數(shù)較大的材料，應(yīng)考慮其衰減修正。
4 結(jié) 論
4.1 與試塊法和通用AVG曲線法相比較，實(shí)用AVG曲線使用方便，操作簡(jiǎn)單，可根據(jù)工件情況及要求調(diào)整靈敏度。在檢測(cè)中能直觀方便地得出缺陷的當(dāng)量大小，大大減少了不必要的繁瑣程序。
4.2 實(shí)用AVG曲線對(duì)材料的形狀有一定的局限性，底面與探測(cè)面須平行或大的實(shí)心圓柱體、對(duì)衰減因素不明顯的碳素鋼等材料可不考慮衰減因素
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